笼状竹红菌素介导的光动力疗法通过三维基因组重塑和线粒体能量代谢破坏抑制多重耐药耳念珠菌

针对多重耐药耳念珠菌（Candida auris）治疗困境，四川大学华西医院团队创新性采用COP1T-HA光动力疗法（aPDT），通过Hi-C和RNA-seq技术首次构建真菌三维基因组图谱，揭示高剂量PDT通过重构染色质区室（A/B compartments）、拓扑关联域（TADs）和染色质环（loops）显著下调线粒体能量代谢基因（如QCR10、NDUFA5），结合基因敲除实验证实其通过破坏电子传递链（ETC）和质子动力（Δp）发挥强效抗真菌作用，为靶向染色质结构的抗感染策略提供新范式。

　　

在真菌感染领域，一种名为耳念珠菌（Candida auris）的"超级真菌"正引发全球公共卫生危机。这种病原体不仅对现有三大类抗真菌药物（唑类、棘白菌素类和多烯类）表现出广泛耐药性，更因其在医院环境中的暴发流行导致死亡率高达50%。传统抗真菌药物靶向单一通路（如麦角固醇合成或β-葡聚糖合成）的机制，使得耐药性迅速产生。面对这一困境，光动力疗法（antimicrobial photodynamic therapy, aPDT）因其通过光敏剂产生活性氧（reactive oxygen species, ROS）引发广谱氧化损伤的特性，成为极具潜力的替代方案。然而，aPDT在分子层面如何影响真菌基因组三维结构及其调控网络，始终是未解之谜。

四川大学华西医院团队在《Redox Biology》发表的研究中，创新性地将新型光敏剂COP1T-HA（基于竹红菌素A共价修饰的笼状有机多面体）与三维基因组学技术结合，首次揭示了光动力疗法通过三维染色质重塑调控线粒体能量代谢的全新抗真菌机制。研究人员采用Hi-C技术构建耳念珠菌染色体空间互作图谱，结合RNA-seq转录组分析和CRISPR-Cas9基因敲除等关键技术，系统解析了不同剂量光动力处理对染色质架构的影响。临床分离的多重耐药耳念珠菌菌株CBS14918作为研究对象，通过比较低剂量（0.78 μg/mL）和高剂量（3.125 μg/mL）COP1T-HA介导的PDT处理，结合共聚焦显微镜动态监测ROS生成与亚细胞定位。

研究结果展现出剂量依赖性的染色质重构模式：低剂量PDT仅引起局部拓扑微调，而高剂量处理触发全基因组层面的显著重组。三维建模显示，高剂量PDT导致染色体2/4/6的区室转换（A/B compartments switching）和拓扑关联域（TADs）边界重排。尤为关键的是，线粒体能量代谢基因所在区域出现特异性染色质环（chromatin loops）解离，伴随QCR10（复合体III亚基）、NDUFA5（复合体I亚基）和MP（线粒体丙酮酸载体）等基因表达显著下调。基因敲除实验证实，缺失QCR10或NDUFA5的菌株出现线粒体膜电位（ΔΨ_m
）崩溃、ATP合成减少和ROS蓄积，通过JC-1和BCECF-AM双染色证实质子动力（Δp=ΔΨ_m
+ΔpH）系统瓦解。透射电镜观察到突变体线粒体出现空泡化和嵴结构破坏，而XTT检测显示其生物膜形成能力下降60%。

这项研究首次建立真菌三维基因组响应氧化应激的动态模型，阐明染色质空间重组与代谢重编程的因果关系。其重要意义在于：1）发现COP1T-HA通过核周ROS聚集引发层级式染色质响应，为光敏剂设计提供亚细胞靶向依据；2）确立能量代谢基因的染色质环调控节点，为开发表观遗传类抗真菌药物指明方向；3）创建首个耳念珠菌三维基因组参考图谱，为真菌染色体构象研究奠定方法学基础。该成果不仅为克服临床耐药难题提供新思路，更开创了从三维基因组维度理解微生物应激响应的新范式。